模拟轧辊（共7篇）
模拟轧辊 篇1
摘要：介绍了太钢热连轧生产线7台精轧机布置的特点。分析了在满足轧制工艺要求的前提下,空设一架精轧机成为可能。重点阐述通过设计制作的模拟轧辊,当发生主传动故障时将模拟轧辊装入机架内,起到了过渡辊的作用,保证了正常的生产秩序,取得了良好的经济效益。
关键词：热连轧,精轧机,模拟轧辊
0 引言
随着热轧带钢厂在国内相继投产,从最早宝钢的2 050 mm第一条热连轧生产线到目前国内已经有70多条热轧生产线。对于热轧生产线7架精轧机,主传动系统突发故障在所难免,尤其是遇到叠轧或堆钢的事故时,主传动损坏的情况经常发生,导致全线停产。热连轧机平均日产量在1.2万吨～1.5万吨,主传动系统故障处理周期一般在1周左右,因此停产损失特别巨大。为了解决由于精轧机主传动故障导致的生产停滞,笔者设计制作了模拟轧辊。
1 模拟轧辊的功能
模拟轧辊的主要功能是完成热轧带钢从前一架轧机向后一架轧机的正常过渡,起到过渡通板的作用。空设出现主传动故障的精轧机,即该机架没有压下量,负荷由其余机架重新分配后,将轧辊从轧机内抽出然后将模拟轧辊推入,轧线能够快速恢复生产。
2 模拟轧辊的设计原则
模拟轧辊的设计原则如下:
(1) 确保热轧带钢从前一机架向后一机架的正常过渡。
(2) 模拟轧辊无驱动,上、下辊为自由辊,其运转灵活避免划伤带钢。
(3) 模拟轧辊的下辊面标高与出入口导卫标高匹配,防止带钢头部顶钢。
(4) 模拟轧辊在轧机内部定位可靠,上、下辊缝可根据带钢厚度方便调节。
(5) 模拟轧辊应具备轧辊快速更换功能。
3 模拟轧辊设计的原理
模拟轧辊设计的原理如下:
(1) 模拟轧辊的结构设计应充分考虑其工作空间,与轧机内部出入口导卫、切水板工作辊冷却水管的空间结构位置相匹配,以满足热轧带钢正常通板。
(2) 模拟轧辊采用自由辊设计和集中干油润滑给油方式,以避免死辊划伤带钢。在模拟轧辊出入口方向增设强制冷却水喷淋,降低模拟轧辊工作温度,防止轴承发热胀死。
(3) 模拟轧辊的下辊面通过垫片来调整两侧的轴承箱,使其达到标高与出入口导卫标高一致。
(4) 模拟轧辊框架设计成整体式结构,其采用厚钢板整体切割而成,主梁采用槽钢焊接而成,可提高模拟轧辊的抗冲击性能;模拟轧辊的轴承箱上部设计成螺旋千斤顶结构,方便轧辊在垂直方向可靠定位,在宽度方向通过牌坊定位。
(5) 共用底框架通过工作辊换辊小车将模拟轧辊装入轧机。当主传动故障消除后,利用换辊时间再将模拟轧辊抽出,然后将正式轧辊推入恢复正常生产。
4 模拟轧辊的结构设计
模拟轧辊的结构示意图如图1所示。模拟轧辊现场实物图片如图2所示。
5 模拟轧辊的效果
通过对模拟轧辊的应用,可顺利完成带钢从前一机架向后一机架的过渡输送,最快限度地恢复生产,避免轧线较长时间的停产,在实际生产中创造了巨大的经济效益。按每年突发一次故障,每次故障时间72 h,每小时经济效益4万元计算,产生的效益为: 72×4=288万元。
模拟轧辊 篇2
数控轧辊车床一般由控制介质、数控系统、伺服系统和机床本体共四部分组成。控制介质, 就是人与数控轧辊车床之间联系的中间媒介物质, 反映了数控加工时的全部信息。数控系统是数控轧辊车床的核心部分, 是车床实现自动加工的中心, 也是数控轧辊车床的灵魂所在。主要由输入装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各类输入/输出接口等组成。主控制系统主要由CPU、存储器、控制器等组成, 主要控制对象是位置、角度、速度等机械量, 以及温度、压力、流量等物理量, 控制方式可分为数据运算处理控制和时序逻辑控制两大类。
伺服系统, 是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节, 主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈等组成。伺服电动机是系统的执行文件, 驱动控制系统则是伺服电动机的动力源。机床本体, 指其机械结构本体, 它与传统的普通轧辊车床相比较, 同样由机械传动机构、工作台、床身以及立柱等部分组成, 但数控轧辊车床的整体布局、外观造型、传动机械、工具系统及操作机构等方面都发生了很大变化。
2 数控轧辊车床的操作技巧
2.1 精车和粗车的位置不正造成加工出的第一孔不符合要求
产生原因:两次对刀精度差, 精车对刀和粗车对刀有偏差或误差;输入刀具圆弧半径和实际的半径不对。如R6输成R5.85。
解决方法:在粗车第一孔可向刀具z轴运行的反方向偏0.1mm, 精车时向正方向偏移0.1mm。观察第一孔车削情况, 如倒角圆弧进刀处车不到可加人手动干预, 使孔型符合要求。
2.2 精车孔型出现浅的问题
产生原因:车床X轴有间隙;车床的刚性不够;设定的进给量不合理;孔型部位余量较大。
解决方法:用百分表测量间隙, 利用参数进行间隙补偿;在机床的外层防护板内侧焊接叠焊在一起的两根方形钢管, 在所述的两方形钢管上面和侧面, 分别焊接一固定板。增强了机床外层防护板的刚性, 解决机床外层防护板因承载过大而容易变形的技术问题, 增强机床刚性;减少孔型处的加工余量, 增加外圆处余量;合理设定机床的进给速度。
2.3 孔型圆弧一边大, 一边小左右不对称
产生原因:刀具刃磨不合理, 走刀量、速度未调整好。
解决方法:按照规范要求合理刃磨刀具, 使之符合加工要求;合理设定机床的走刀量和走刀速度。
2.4 车削过程中需更换刀片
使用可转位车刀因磨损或打刀更换刀片:可先使程序运行暂停, 记下X、Z轴坐标值, 用手轮将刀摇出, 停止主轴, 更换刀片后再开车。用手轮摇至原X、Z坐标处, 自动运行程序即可。
2.5 快速输入程序的一些方法
复制程序:对于架次相同规格不同的轧辊程序输入可采取复制的办法, 更改相关数据即可快速输入程序。
后台编辑:在执行一个程序期间编辑另一个程序称为后台编辑, 这样可节约程序输入的辅助时间。
合并程序:执行此操作可以将两个程序合在一起使用, 避免重复输入。
移动部分程序:执行此操作可使程序内容移动到想要的地方。
3 提高数控机床精度的关键技术
轨迹插补技术:就是根据零件轮廓尺寸, 结合精度和工艺等方面的要求, 在刀具中心轨迹线转折点之间, 插入若干个中间点的过程, 即“数据点的密化过程”。插入中间点的算法, 被称为插补算法。根据插补算法, 可由数控系统中的插补器实时计算得到中间点, 并以中间点协调控制各坐标轴的运动, 从而获得所需要的运动轨迹。数控系统的插补任务, 就是根据进给速度要求, 计算出每一段零件轮廓起点与终点之间, 应插入中间点的坐标值。到目前为止, 数控系统采用过的插补算法很多, 这些算法一般都分别归属脉冲增量插补算法和数据采样插补算法两大类。
运动控制技术:运动控制的本质是位置伺服控制, 按控制方式进行分类, 可分为开环控制、半闭环控制、全闭环控制和混合闭环控制。
误差补偿技术:光靠轨迹插补技术和运动控制技术, 很难实现数控系统的高精度加工, 因为数控系统的加工精度会受到机械、电气、工件材料、加工工艺以及环境等因素的影响, 因此必须针对上述影响的因素, 研究误差补偿技术。
误差补偿的一般步骤为: (1) 根据机床建立误差模型; (2) 测量, 确定误差模型参数, 并对模型参数进行标定; (3) 误差数据库与数控系统的融合。
4 轧辊的加工
4.1 零件图工艺分析
孔型组成顺序由线性插补→顺时针圆弧插补→线性插补→逆时针圆弧插补→线性插补。
如图1所示。
4.2 选择设备
根据被加工孔型的要求, 选用CK8450数控轧辊车床。
4.3 确定零件的定位基准和装夹方式
(1) 定位基准。确定轧辊轴线和右端 (设计基准) 为定位基准。
(2) 装夹方法。左端采用四爪卡盘夹紧右端顶尖支承的装夹方式。
4.4 确定加工顺序及进给路线
加工顺序按由粗到精、由近到远 (由右到左) 的原则确定。即先从右到左进行粗车 (留0.2mm精车余量) , 然后从右到左进行精车。
CK8450数控轧辊车床具有循环功能只要正确使用编程指令, 机床数控系统就会自动确定其进给路线, 因此, 该轧辊的加工循环不需要人为确定其进给路线。该轧辊从右到左沿零件表面轮廓车削进给。
4.5 刀具选择
刀具材质:粗、精车都选用立方氮化硼。刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径。
4.6 切削用量选择
孔型组成顺序由线性插补 (0.2mm/r) →顺时针圆弧插补 (0.3mm/r) →线性插补 (0.2mm/r) →逆时针圆弧插补 (0.1mm/r) →线性插补 (0.2mm/r) 。
4.7 轧辊粗精加工程序 (SINUMERIK 802D系统)
5 结语
上述关于数控轧辊车床操作技巧和加工方式是在车床操作与长期实践中总结出来的, 大大提高了轧辊加工的精度, 经生产实践验证, 是切实可行的。
摘要：数控轧辊车床是集机械传动、机械加工、电气及自动化控制、液压控制于一体的高精度自动化设备, 具有技术密集、所涉及领域广泛、操作方便可靠、加工柔性较大、故障判断和排除相对困难等特点。正确的使用数控轧辊车床, 必须了解数控轧辊车床的组成及工作原理, 熟练掌握数控轧辊车床的操作技巧、提高数控机床精度的关键技术。
关键词：工作原理,操作技巧,轧辊加工
参考文献
[1]陈洪涛.数控加工工艺与编程[M].北京:高等教育出版社, 2003, 9.
[2]刘跃南.机床计算机数控及其应用[M].北京:机械工业出版社, 2001, 6.
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[4]李佳.数控机床及应用[M].北京:清华大学出版社, 2001, 7.
冶金轧辊堆焊工艺分析 篇3
钢铁生产过程中,轧辊作为轧钢重要部件,需求量很大,其质量好坏直接关系着钢材生产效率与质量优劣。冶金轧辊质量要求与价格高、消耗量较大,运用堆焊技术修复轧辊,不仅能提高新辊应用寿命,还能修复旧辊,提高轧辊应用率,减少冶金轧辊成本。
1 冶金轧辊堆焊设备与材料
1.1 轧辊堆焊设备
轧辊堆焊技术是指在轧辊表面堆敷层一定性能材料,运用焊接方法进行堆焊的工艺过程,在确保芯部韧度基础上,可以提高轧辊耐热、耐磨与耐腐蚀等方面性能。堆焊技术作为焊接方法中的一个分支,其物理本质、热过程与冶金过程等基本相同,和普通焊接工艺无明显差异。国内目前堆焊设备主要专用与改装两类形式。其中,专用堆焊设备包含焊接、轧辊夹持、辅助与控制等系统。焊接系统中含有焊接电源、机头、焊枪与焊接控制箱等;轧辊夹持系统含有轧辊转动、机头移动机构、升降系统、距离调整机构与支撑机构等;辅助系统含有除尘系统、保温装置与轧辊加热等;控制系统为主轴驱动调速、升降驱动、主控制台与焊剂送给等。改装堆焊设备则是由回转系统、轧辊装夹与焊机系统等构成,焊机运用埋弧型的自动焊机,把一般埋弧机头改为堆焊的机头,其电源所采取的是直流弧焊形式的,回转系统与轧辊装夹由堆焊厂家进行自行设计制造。在堆焊设备上,存在专用设备少、改装设备多、智能设备少、机械设备多等问题,设备自动智能水平还有待提高。
1.2 堆焊材料
堆焊的目的不仅在于修复轧辊尺寸,还要增强堆焊层耐磨耐热性能。影响堆焊冶金性能因素主要是焊丝,依据轧辊使用要求不同,焊丝选择是不同的,其合金类型可归纳为热作模具钢、低合金钢、合金铸铁、硬化钢与奥氏体的硬化钢、高碳合金钢、马氏体钢与时效钢。其中,低合金钢的价格相对便宜,轧辊堆焊的金属以屈氏体与索氏体为主,其抗裂性与韧性较好,容易加工,耐磨性也好,但轧辊的应用寿命并不能得到提高;马氏体钢具有耐磨耐热与焊接性好的优点,但成本相对高一些;热作模具钢材料具有耐磨高温与冲击韧性好等优点,应用寿命与原轧辊相比,其寿命提高了1～5倍;奥氏体的硬化钢材料焊后的硬度相对低一些,应用过程因冷加工硬化,硬度大幅度提高,合金系较多应用在深孔槽的轧辊堆焊当中;合金铸铁材料具有高硬度、热稳定、抗氧化与耐磨性等优点,含碳量高,不能拔丝,仅能铸成管子当作电极实施电渣堆焊,与同种成分铸造辊相比,耐磨性提高1.5倍以上,与复合铸铁轧辊的成本比较,要低出1倍以上;马氏体的时效钢材料是FeCoNiMo系,硬度较低,容易加工,通过时效处理之后,硬度有大幅度提高。
在堆焊过程当中,焊剂具有将熔融金属熔池以及空气进行隔开作用,熔融焊剂与液态金属能够在电弧热作用之下,具有化学调节作用,在堆焊当中具有关键作用,根据制造方法不同,能够分成非熔炼与熔炼焊剂,其中非熔炼焊剂又能分为烧结与粘结焊剂,焊剂选择需要根据焊丝与堆焊层材料进行确定,低碳钢焊接时,可选择高锰高硅焊剂,焊丝含Mn时,应选择低Mn或者无Mn的焊剂。低温钢焊接时,应选择高碱度焊剂,便于获得低温韧性,并采取特有烧结焊剂,焊缝当中过渡B,Ti元素,韧性会更好。高合金钢焊接时,可选择高碱度焊剂,减少合金元素烧损。在轧辊失效当中,磨损是主要原因之一,同时,轧辊材料磨损也给轧钢厂造成很大损失,解决堆焊材料磨损问题是非常重要的。国内在堆焊材料上已获得很大进展,不过与国外堆焊材料相比,堆焊材料品种相对较少,很多焊接材料需要进口。
2 轧辊工作条件与堆焊工艺
2.1 轧辊工作条件
轧制生产时,轧辊和待轧金属会直接接触,让金属出现塑性变形,因此在轧钢过程中,轧辊是主要消耗部件,其轧辊质量优劣与使用寿命直接关系着轧机生产率与钢材质量,并对钢材成本产生影响。轧辊表面与轧材直接接触,工作环境较为恶劣,须承受工作压力、磨损、冲击与热作用,使用一段时间之后,轧面会出现损坏,其失效主要是因磨损引发的,磨损是个复杂动态过程,磨料磨损具有高应力、低应力、冲击、冲蚀及腐蚀等特征。由于磨料磨损约占整个磨损一半以上,对磨料磨损进行预防,可有效减少整个机件的损耗,从而获得良好经济效益。
2.2 堆焊工艺
冶金轧辊堆焊成功的关键因素是实施准确严格的堆焊工艺,轧辊堆焊过程包含焊前准备、辊芯加工、预热、过渡层堆焊、工作层堆焊与焊后处理等。
(1)轧辊堆焊前,需对轧辊实施恰当切削,清除轧槽表面龟裂、裂纹、油污、铁锈。车削当中,发现深孔砂眼,应使用砂轮或者电钻把砂眼扩大,使用焊条电弧焊进行补焊,其目的是消除轧辊表面各种缺陷。对于新轧辊可依据图样尺寸,先把轧辊直径车削减小不少于8mm;确保堆焊之后,轧辊工作表面位于堆焊层第3层之上,堆焊能让轧辊直径处于定值,改变原来轧辊工作由最大直径车削为最小直径状况。
(2)保证预热与层间温度。堆焊层合金元素与含碳量较高,其轧辊残余的应力较大,为降低堆焊金属冷却速度与应力,在堆焊过程中,实施预热与保温是防止裂纹最有效方法。其预热温度应依据堆焊金属中的合金元素与碳含量进行确定,避免表面硬度出现不均匀性;温度要在材料Ms点之上,保温时间要根据辊面温度和心部的温度平衡作为基础,依据轧辊成分与尺寸进行确定;升温速度也应严格控制,防止心部与表面温差太大,整个堆焊过程,应该始终确保层间温度高于预热温度30～50℃,因故停焊的时候,需要继续加热让其缓慢变冷。
(3)合理确定堆焊的过渡层与规范,在气体保护焊、埋弧焊与等离子堆焊当中,有时为了工艺与成分需要,通常在堆焊表面前,先堆焊过渡层,材料含碳量应比表面层低一些,电流小一些,让辊芯的熔深最小。要确保轧辊堆焊技术规范,需要对堆焊参数进行合理确定,堆焊的焊缝良好,电弧的燃烧稳定,生产效率高,消耗少。采取低电压、小电流与薄层多册的堆焊方式进行焊接时,电弧的电压不可太高或者太低,电弧电压过低,会造成引弧问题,容易出现熄弧,金属与轧辊基体的金属无法有效焊合,致使堆焊层的剥落。因此,电弧电压要控制在恰当范围之中。冶金轧辊的焊后处理应保证焊后均匀缓慢冷却,避免因堆焊层的金属加工与加热不均造成内应力最小,轧辊缓冷方法有装入保温炉或缓冷坑,轧辊堆焊后,要立即缓冷,一直冷却到100℃上下出炉,再实施机械加工。
3 轧辊堆焊常见缺陷预防
3.1 横向裂纹预防
横向裂纹常出现于高硬度的合金钢金属堆焊当中,金属的淬硬倾向较大,容易出现冷裂纹,其预防措施为:增强层间温度与预热温度,堆焊之后,加强冷却速度控制,让轧辊温差应力减小。这种焊道裂纹归属热裂纹,是因堆焊工艺不恰当造成的。堆焊金属当中含有低熔点的共晶物也会出现此裂纹,裂纹严重,会出现轧辊断裂。预防措施为:选择与辊芯材料相匹配的堆焊材料;选择适当的堆焊规范;彻底消除辊芯原始裂纹。
3.2 掉块预防
掉块现象常开始于轧辊表面之下的6～12 mm位置,该位置受到剪切应力较大,如果应力高于材料剪切的强度就会出现裂纹,并向四周传播,造成表面出现成块的脱落,其主要原因是堆焊层的上下软硬性相关较大,其塑性的变形程度也不一致,辊芯含锈蚀污物,让堆焊熔合不好出现缺陷。其预防措施为:选择与辊芯材料相匹配的堆焊材料;选择适当的堆焊规范;彻底消除辊芯裂纹与锈蚀污物。
3.3 搓板预防
搓板现象是因堆焊对相邻的焊道具有回火作用,造成堆焊层硬度不均,致使表面磨损。其预防措施为:尽可能采用较高的层间与预热温度,通常温度比堆焊材料熔点要高;不得出现气孔与夹渣等缺陷。
4 结束语
轧辊作为轧钢生产重要部件,对轧钢生产效率与轧制产品质量具有重大影响。随着科技进步,轧辊堆焊技术获得很大发展,但竞争性也日益激烈,轧辊堆焊应从堆焊材料、设备与堆焊工艺等方面加强技术改进,实现焊接设备的自动化、智能化、专用化,增强生产效率,提高轧辊堆焊技术能力,降低轧钢生产成本。随着复合材质轧辊的兴起,对于冶金轧辊的堆焊复合技术要求更高,加强高效、优质、清洁与低耗等堆焊技术研发,已成为冶金轧辊堆焊必然发展方向。
摘要：从冶金轧辊堆焊设备、工作条件、材料与工艺等方面,分析了轧辊堆焊技术。并对轧辊堆焊常见缺陷提出了预防措施。
关键词：轧辊堆焊,技术,堆焊材料
参考文献
[1]柴井龙,刘广民.Φ650/Φ550mm型钢轧机轧辊堆焊技术及应用[J].黑龙江冶金,2009,29(1):26-28,32.
[2]张潆月,包晔峰,蒋永锋,等.轧辊堆焊的现状和发展趋势[J].电焊机,2010,40(10):17-20.
模拟轧辊 篇4
定位目标, 建立精益服务体系
任何企业都不可能包揽全部市场, 也不可能满足所有客户需求。中钢邢机多年来在轧辊产品研发与制造方面始终保持国内领先的行业地位, 加入中钢集团后, 各种优势资源得到进一步系统集成和充分整合。面对新的发展机遇, 中钢邢机把在国民经济中发挥重要作用、国家产业政策重点扶持的大型钢铁企业, 以及国际钢铁巨头、跨国钢铁集团锁定为目标客户, 建立一整套精益服务的运行体系和机制。
为满足目标客户的需求和期望, 中钢邢机创建的精益服务营销模式的核心内容为五个方面:
个性化产品———根据顾客不同轧机、不同轧制品种实施一对一服务、量身定做最适宜的产品。
特色化服务———根据顾客的个性化需求, 采取最能满足客户需求和期望的差异化服务。
科技先导型———瞄准世界轧辊制造的最前沿技术, 在新技术、新材料、新工艺、新产品方面抢占行业技术制高点, 为客户设计和研制最适用的个性化产品, 满足并引导客户的需求。
技术营销型———充分发挥在轧辊制造技术和使用技术研究方面的优势, 将轧辊制造与客户使用两个现场有效对接, 以技术交流、技术合作、技术指导等多种形式, 推动供需双方的深层次合作, 不断提高客户的忠诚度、满意度和依赖度。
增值服务型———由单纯产品销售向指导产品使用改进延伸, 适时解决现场问题, 不断提高产品的使用效率和寿命。根据产品使用条件和环境, 提出产品使用参数改进的意见和方案, 帮助用户提高轧机作业效率、改进轧材表面质量, 用增值的服务, 持续不断地为用户的生产现场带来方便, 为用户的生产经营增加效益。
客户终端营销网络———在目标重点大客户建立了六个营销处、十六个办公室, 配备相应的人员和设备, 全天候地跟踪产品使用情况, 解决现场问题, 了解掌握用户需求变化。
制造与使用现场衔接———将用户的需求变化和期望, 及时反馈到企业的产品制造现场, 指导企业内部产品技术的创新改进, 不断完善三型营销服务模式。
精益服务的深化与实施, 优化了客户资源, 提高了市场集中度, 优化了产品结构, 提升了产品档次, 同时, 提高了抗风险能力, 增强了盈利能力。目前, 中钢邢机已与年产钢500万吨以上和世界排名前10位的大钢铁企业建立了长期合作的战略伙伴关系。这些重点大客户为中钢邢机带来了80%以上的合同订单, 创造了90%以上的经济效益, 也为企业的可持续发展奠定了坚实的市场基础, 呈现出平稳较快增长的良性发展态势。
优化升级, 提高精益服务能力
产品是企业市场竞争力的集中体现, 也是实现精益服务的实物载体。重点大客户的轧机装备基本是世界先进水平的现代化轧机, 对轧辊的品质、性能和服务要求很高, 为此, 中钢邢机将产品定位在高端、精品、世界一流及高技术含量、高质量、高附加值、市场短缺、替代进口的独特产品上。瞄准世界轧辊制造前沿技术, 以现代化轧机轧辊技术需求为导向, 着眼开发具有自主知识产权的新技术、新工艺、新材料、新方法, 为全世界的现代化轧机提供最新最优的产品和满意服务。
中钢邢机以国家级企业技术中心为核心平台, 建立了以企业为主体、以市场为导向, 产学研、产销研相结合的、短平快的科技创新体系和运行机制, 以新产品、新技术研发为核心, 以多层次、开放式技术创新体系建设为目标, 以建设国际最先进的轧辊研发基地为方向, 加大科研创新力度。三年来, 企业投入研发经费2.94亿元, 自主研发了代表当今轧辊制造最高水平的大型离心复合高速钢轧辊、抗辊印冷轧工作辊、5米以上宽厚板轧机工作辊、抗辊印冷轧工作辊、铸造工具钢轧辊以及高铬钢、工具钢等高档次的大型轧辊、新型冷轧硅钢工作辊等具有国际先进水平和国际领先水平的新产品。形成并拥有了多项世界先进的轧辊核心技术, 始终保持着中国轧辊首研首发的技术领先地位, 打破了西方发达国家新技术和新产品的垄断, 为钢铁企业提供了质量好、价格优、服务快捷的替代进口产品, 为顾客降低了成本, 创造了价值, 赢得了顾客满意。
为进一步筑牢精益服务的基础, 充分满足国内外市场急需, 占领高端轧辊市场, 实施以大型热轧板带离心铸造轧辊生产线、冷热带锻钢轧辊生产线的产能扩张、技术装备升级改造及国家级企业技术中心为代表的大规模技改工程建设, 先后完成200多个技改项目, 新增各种设备1500多台 (套) , 形成了完整的铸钢、铸铁、锻钢三大系列九条完备的具有国际化先进水平的优质轧辊生产线, 产品覆盖到板、管、带、线、棒、型材等黑色及有色金属全部轧制领域, 轧辊年产能达到18万吨, 跃居世界第一, 市场规模、盈利能力大幅增加。已建成世界一流的大型热轧板带轧辊生产基地、大型冷热带锻钢轧辊生产基地, 搭建了轧辊行业世界最高的学术平台, 全面提升与产品升级相适应的装备保障能力。
近年来, 中钢邢机先后荣获中国冶金科学技术奖4项, 各级科技进步奖66项, 其中省部级科技进步奖33项, 国家重点新产品13项, 100余项新产品填补国内空白。新产品产值所占比重持续提高, 每年为企业新增10亿元以上的产值。高新技术产品占到了轧辊产品总量的80%以上, 国内近年来新建的现代化连轧机配套用辊80%以上由中钢邢机提供, 成为国内外大型钢企首选首供的轧辊专业企业。
以企业科技创新引领轧辊行业技术进步和产品升级, 奋力打造民族品牌, 培育自主知识产权, 提升了我国轧辊行业的整体水平和国际竞争力, 使中钢邢机成为引领世界轧辊技术发展潮流的领军企业, 走出了一条成功的企业振兴之路。
精益管理, 为生产质优价廉产品提供支撑
产品质量集中体现企业精益管理的水平, 也是实施精益服务的最有效、最可靠支撑。中钢邢机以国际先进水平为目标, 以国内外最先进的质量性能指标进行全面对标管理, 建立可操作、可测量的目标体系, 打造全面领先、全面超越的竞争优势, 从人、机、料、法、环、测的管理优化入手, 全面部署实施精品战略。
以工序控制为重点, 深入开展“方圆工程”和“镜面工程”劳动竞赛, 从基础管理、过程控制、产品实物质量三项指标进行严格考核, 对各关键工序控制点梳理-标准化-再梳理-再标准化, 按照PDCA循环, 不断提升考评标准, 推进质量持续改进。同时, 高度重视生产过程的机械化、自动化、数字化、智能化“四化”建设, 并与标准化作业相结合, 持续提升工序质量本质化受控能力。持续提升了轧辊内部质量的一致性、稳定性和外观加工质量, 为实施精益服务提供了源源不断的优质产品。在轧辊产能过剩、需求减少的市场条件下, 保持了市场占有率的提高。
精益服务不仅要满足用户一般的现实期望, 还要能为用户提供最高效、最经济的产品。中钢邢机以国际最先进水平为标杆, 制定指标标准体系和降本增效工作目标, 改革传统成本核算方式, 以产品生产物流为主线, 以全过程管理信息工程建设为基础, 力求实现生产信息流、物料消耗流、工艺执行流、设备信息流、管理信息流“五流合一”, 推进降本增效的精益化管理。深入推进“工艺革命”。为提高“两率一比”, 即工艺出品率、锻件出材率和净毛比等工艺改进工作, 突出经济责任制考核的政策导向功能, 实施课题立项, 建立配套奖惩机制, 推动降本增效工作由以往“扫浮财”降本, 向“工艺降本”“科技降本”深层转变。
通过建立起全方位、多层次、科学的指标分解和目标保证体系, 层层分解落实到各个管理部室、每个生产分厂、车间、班组和岗位, 在公司上下形成专群结合、多措并举的全员降本增效的浓厚氛围和声势。
文化养成, 促使精益服务落地生根
企业管理的主体是人, 只有调动起职工的主动性和积极性, 才能把精益服务引领到企业的每个层面、每个岗位。中钢邢机通过打造精益服务文化, 对职工进行文化引导和养成教育, 不仅提升了精益服务的实施质量, 而且还有力地保证了精益服务的深入实施、持续改进。
基于企业的行业地位和作用, 中钢邢机确立了“引领中国及全球轧辊发展方向, 研制最新、最优冶金轧辊和冶金设备, 为全世界现代化轧机提供最新、最优产品和满意服务”的企业使命, 和“将企业建设成为世界钢铁生产最重要的依靠力量、轧辊和冶金设备研发与制造领域主导型企业、世界上最优秀的专业供应商”的企业愿景, 并制定了“充分发挥产品、科研、技术、装备、市场、人才、品牌、环境等比较优势, 通过规模扩张和资源整合, 做精、做专、做大、做强轧辊主业, 向重型设备及重型装备制造领域拓展, 将公司建设成为具有国际化视野和全球竞争观念的世界轧辊行业第一强企”的企业战略, 引导员工的价值追求。
在制度层面制定了《员工行为规范》《岗位操作标准》《作业指导书》《质量异议后评价》等规章制度, 规范员工的行为, 消除节点浪费, 追求高效生产, 并把每一次客户的投诉当作改进、完善、提高的机会, 形成了植根于班组的精益质量文化建设体系。首先实行生产现场“三确认”质量管理, 把握生产过程的零缺陷, 即确认上道工序转来的产品质量, 不接受缺陷;确认本道工序的质量要求, 不制造缺陷;确认转往下道工序的产品, 不传播缺陷。其次, 建立职责明确、量化可考的班组管理制度, 并引进看板管理、标杆管理、自主管理、思想管理、民主管理, 积极开展建小家、工人先锋号、质量、节能标杆班组竞赛等活动。同时, 部分班组还实施优点管理和缺点管理, 自创了“三工”动态转换制度, 根据量化考核结果, 按10%、85%、5%比例, 每月评选优秀、合格、待培员工, 上墙公布, 与绩效工资挂钩。每月一评、一转换, 优秀员工介绍经验, 对待培员工实施一帮一、多帮一的改进, 促进班组员工与企业的共同成长, 促进了精益服务体系的延伸与深化。
同时, 还通过全员、全面、全过程的创新理念、创新机制以及全员创新成果及经验的分享, 调动全员参与、持续创新的积极性, 把形成有效的措施、成果冠名操作法复制为精益生产标准和精益服务规范。2009年公司5300余名在岗员工共提出创新提案32800余项, 产生创新成果26970余项, 直接创造经济效益9000多万元。大量的小发明、小创新、小革新、小改进, 不仅解决了长期影响企业生产经营的瓶颈问题, 而且以创新文化的养成, 有力支撑了精益服务的有效实施。
今年上半年, 在钢铁市场动荡调整, 原辅材料持续上涨、产品销售价格持续下降的多重不利因素下, 中钢邢机依靠精益管理消化了2.9亿元的减利因素, 保持了企业持续健康的发展, 发挥了装备制造业排头兵作用, 为地方经济的发展做出了贡献。
热轧板带轧辊破坏成因分析 篇5
轧辊是热轧板带轧机的重要部件,在轧制生产中,轧辊要与所轧金属直接接触,使金属产生塑性变形,因此轧辊是轧机的主要变形工具。热轧板带轧辊价格昂贵,是轧机大型消耗性部件,订货周期长,轧辊费用在钢厂备件消耗费及流动资金中占很大的比重。热轧板带轧辊工况恶劣、承受负荷大、磨损严重,故障机理复杂,同时又受到各类随机性参量的干扰,故障诊断与监测、使用维修历来存在较大的困难,意外故障与事故(如断辊等)时有发生,往往造成重大损失并严重影响生产。随着轧机向着高速、重载、高强度、高刚度、高精度、连轧化和自动化方向发展,对轧辊质量提出了更高的要求,带来了轧辊技术开发、设计制造、使用维护、检测与修复的革新与改进。
1 轧辊寿命影响因素
轧辊的寿命主要取决于轧辊的内在性能和工作受力。内在性能包括强度和硬度等方面。要使轧辊具有足够的强度,主要从轧辊材料方面来考虑。硬度通常是指轧辊工作表面的硬度,它决定了轧辊的耐磨性,在一定程度上决定着轧辊的使用寿命。通过合理的材料选用和热处理方式可以满足轧辊的硬度要求。热轧辊材料必须具有较高淬透性、热传导能力、高温屈服强度、抗氧化性及较低的线膨胀系数。因为热轧辊工作在700～800℃的高温环境中,与灼热的钢坯相接触,需要承受强大的轧制力;同时表面要承受轧材的强力磨损,反复被热轧材加热及冷却水冷却,经受温度变化幅度较大的热疲劳作用。国内曾经使用过锻钢轧辊和无限冷硬铸铁轧辊,除普通冷硬铸铁外,还有低镍铬钼、中镍铬钼、高镍铬钼铸铁材料,高档次的冷硬铸铁材料为高镍铬钼冷硬铸铁。这类材质轧辊的缺点是硬度低、耐磨性差。后来采用了球墨复合铸铁轧辊,相对而言,使用寿命提高了几倍,至今仍然在使用。国外则一般采用半钢和高硬度特殊半钢材质,对克服表面粗糙和抗磨损都很有效。为了提高热轧辊的表面耐磨性,热轧辊的材料不断地得到改进,其基本的发展过程是从冷硬铸铁到高铬铸铁到半高速钢和高速钢。
2 轧辊破坏方式及成因分析
热轧板带轧辊包括工作辊和支承辊,是轧机的关键零件之一,装在轧机牌坊窗口当中。在热轧板带生产中,轧辊的消耗量很大,尤其是工作辊,它始终与红热钢坯直接接触。因此,找出轧辊的损坏原因并做出相应的解决措施,提高轧辊寿命,降低辊耗,是轧机制造商和用户都十分关注的问题。在实际生产过程中,轧辊的破坏方式主要有轧辊磨损、轧辊裂纹、轧辊剥落及轧辊断裂等。
2.1 轧辊磨损
轧辊磨损是最常见的轧辊破坏方式之一,它是由工作辊与轧件或工作辊与支承辊之间的摩擦所引起的。轧辊磨损与其他磨损在形成机理上相同,从摩擦学角度来讲,可理解为轧辊宏观和微观尺寸的变化。轧辊磨损包括宏观磨损和微观磨损,具体表现为轧辊直径的缩小。然而,轧辊磨损与一般磨损又有较大差别,如轧辊上的某点与轧件周期性接触;轧件上的氧化铁皮作为磨粒进入辊缝;冷却液和润滑液的作用以及热的影响等。在热轧板带生产中,轧机工作辊长期处于高温环境,其辊面生成一层致密、硬脆但耐磨的氧化膜。完好致密的氧化膜不但可以延长轧辊的使用周期,而且还可以提高热轧板带的表面质量。但在轧制过程中,由于轧辊表面氧化膜承受周期性的交变应力,长时间的应力作用会使轧辊表面产生疲劳,当达到疲劳极限后,在工作辊与带钢之间摩擦所产生强大剪应力的作用下,辊面氧化膜开始剥落,使轧辊表面变得粗糙。此时应根据辊面粗糙状况合理安排换辊,以避免对带钢表面质量造成影响。在实际工作条件下轧辊磨损的因素很复杂,根据其产生的原因可分为以下几种:(1)机械磨损或摩擦磨损。工作辊与轧件及支撑辊表面相互作用引起的摩擦形成的磨损。(2)化学磨损。辊面与周围其他介质相互作用,造成表面膜的形成与破坏的结果。(3)热磨损。在工作状态下,轧辊因高温作用其表面层温度剧烈变化引起的磨损。
2.1.1 工作辊磨损
工作辊磨损主要是由工作辊与轧件及工作辊与支撑辊之间相互摩擦引起的,这种摩擦包括滑动摩擦和滚动摩擦,其磨损主要发生在与轧件相接触的部位。在生产过程中,由于带钢在轧机间形成活套,以致增大了带钢对上辊的包角,增加了接触面积的压力;带钢上表面再生氧化铁皮的滞留也增加了上辊的磨损,因此,上辊比下辊的磨损量大。由于传动端与电机连接,因振动之故,传动侧的磨损量比换辊侧的大。
2.1.2 支撑辊磨损
支撑辊磨损主要是与工作辊的相对滑动和滚动造成的。工作辊表面的炭化物颗粒将支撑辊表面的金属微粒磨削下来,使支撑辊产生磨损。其磨损量的大小与轧辊的材质、表面硬度及光洁度、辊间压力横向分布、相对滑动量和滚动距离等因素有关。由于夹带大量氧化铁皮的冷却水作用在辊面,致使下支撑辊工况条件差,从而加速了轧辊的磨损。另外,支承辊的磨损也与上、下支撑辊的辊面硬度有关。
2.2 辊面裂纹
在热轧板带轧制中,辊面裂纹也是一种常见的轧辊缺陷。辊面裂纹一般是由于工作辊局部材质不良、轧制时冷却不均引起的。在正常轧制过程中,轧辊辊身温度通常为50～90℃,而与轧件接触的轧辊表面瞬时温度随机架不同,可达600～800℃不等。辊面与轧件接触时,受瞬间高温影响,表层因温度急剧升高而膨胀,次表层温度因传热限制基本保持不变。表层、次表层产生互为拉应力,里层呈现较高的压应力。当轧辊与轧件脱离时,受冷却水作用,表层温度很快降低而收缩,使表层压应力变为拉应力状态。轧辊每旋转一周,其表层就进行一次拉压应力循环,多次反复的拉压结果使轧辊表面出现疲劳进而产生热疲劳裂纹。对于粗轧机而言,良好的辊面裂纹可以改善轧机的咬入条件,但如果精轧成品辊出现裂纹,将把这一缺陷反映到热轧板带表面,造成带钢表面出现周期性蛛网状纹络,一旦发现带钢表面网纹缺陷,必须立即换辊,以免出现更多的废品。
2.3 辊面剥落
辊面剥落在轧辊破坏方式中也比较常见。除轧辊本身因素(如轧辊内部质量不均匀、含有夹杂物或辊内晶粒错位等)影响外,还与轧制过程中轧辊受力有直接关系。在热轧板带轧制过程中,工作辊处于复杂的应力状态,既有工作辊与带钢之间、工作辊与支承辊之间的接触应力,也有工作辊与带钢接触或工作辊冷却时产生的热应力,这些应力作用会使轧辊表面产生疲劳。当疲劳强度超过许用值时,很容易造成辊面剥落。另一方面,如果轧辊在轧制过程中出现较大程度辊面裂纹时没有及时换辊,这些裂纹会在轧辊深部按疲劳方式扩展,发展到一定程度后也会导致辊面剥落。
2.3.1 工作辊剥落
热轧工作辊剥落是由接触疲劳造成的,生产中出现的剥落多数为辊面裂纹所致。工作辊与支撑辊接触,产生接触应力及相应的交变剪应力,通常工作辊服役约8 h就下机进行磨削,因此不易产生疲劳裂纹。由于支撑辊与工作辊接触宽度不足20 mm,即使在冷却水的作用下,支承辊也无明显的温差,工作辊则不然。当工作辊与高温带钢接触时,其辊面温度可升高到500～600℃;当其接触到冷却水时,工作辊的温度又迅速降到100～150℃以下。这种周期性的加热和冷却使工作辊辊面产生了变化的温度场,因而产生了明显的周期应力,当热应力超过材料的疲劳极限时,轧辊表面便产生细小的网状热裂纹,即龟裂。另外,在轧制过程中,当带钢出现甩尾,叠轧时,轧件将划伤轧辊,这样就形成了新的裂纹源。轧辊表面的龟裂、表层裂纹等,在工作应力、残余应力和冷却作用下引起的氧化,使裂纹尖端的应力急剧增加并超过材料的允许应力而向轧辊内部扩展。当裂纹发展成与辊面呈一定的角度甚至沿着辊面平行的方向扩展时,就造成了剥落。
2.3.2 支撑辊剥落
支撑辊剥落主要是由距辊面一定深度的交变剪切应力造成的,其剥落部位主要发生在支撑辊两端。支撑辊由于服役周期较长,普遍存在磨损量大,磨损严重且不均匀等现象。由于支撑辊的中间磨损量大,两端磨损量小,所以辊身两端产生局部的接触应力尖峰,造成两端交变剪应力的增大,因而加快了疲劳破坏。同时辊身中部的剪应力点,在轧辊磨损的推动作用下,逐渐往辊身内部移动至少0.5 mm,不易形成疲劳裂纹;而轧辊边部的最大剪应力点,由于该边部磨损较少,基本保持不变,故其在交变应力的反复作用下,局部材料弱化,出现裂纹。在轧制过程中,辊面以下为接触疲劳引起的裂纹源,由于尖端存在应力集中现象,因而自尖端开始沿辊面垂直方向向辊面扩展,或与辊面成小角度以致呈平行的方向扩展,两者相互作用,随着裂纹扩展,最终造成剥落。
2.4 断辊
在所有轧辊破坏方式中,断辊对热轧板带生产的影响最大。虽然断辊发生的几率并不高,但由其造成的辊耗以及处理断辊的难度和时间之长,足以对生产成本和生产节奏造成巨大影响。在热轧板带生产中,造成断辊的因素有很多,除轧辊本身因素(如轧辊材质、热处理或加工工艺等)不符合要求外,生产过程中轧辊冷却不足、冷却不均匀、轧辊受到骤冷骤热轧制低温钢、压下量过大、因工艺过程安排不合理造成过负荷轧制等,均可能造成轧机断辊,使轧辊报废。轧辊断裂本身的因素,即辊身内部存在大量裂纹及轧辊组织缺陷和轧辊的铸造缺陷。在生产过程中,如辊身内部存在大量裂纹,则该裂纹尖端产生应力集中而快速扩展并连接形成一个较大的裂纹,这种裂纹在交变应力的作用下,由内向外逐渐扩大,当裂纹扩大到一定程度时就会发生断裂;轧辊组织缺陷和轧辊的铸造缺陷也都会造成断辊。轧辊设计所受的局限性及设计的不合理也会造成轧辊断裂,由此引起的断裂主要发生在轧辊的辊颈或辊颈与辊身的过渡处。辊颈直径受轧辊轴承径向尺寸的影响,辊颈直径比辊身直径小得多;在辊颈与辊身的连接处,由于直径突然变化,以致当轧辊受载时产生明显的应力集中现象。在轧制过程中,过大的轧制力会使工作辊辊颈从根部和辊颈受力处断裂。因此,在工作辊设计过程中,应尽量加大轧辊的辊颈直径及辊颈和辊身的过渡圆角,同时,一定要校核工作辊辊颈所能承受的扭转力矩。
2.5 辊面划伤与硌痕
对于热轧板带而言,辊面划伤一般由以下因素引起:1)在轧机启动时,由于压靠力不足造成工作辊与支承辊之间出现打滑;2)设备保养不足,轧机进口导板、刮水板及出口卫板上的衬板磨损严重,裸露出的钢结构支架与工作辊表面接触,造成工作辊辊面划伤;3)部分轧机备有在线磨辊装置(ORG),虽然ORG在改善轧辊磨损和辊面粗糙方面效果显著,但如果两侧磨轮伸出速度不同或与辊面接触压力不同、磨轮掉块或磨损严重,在使用ORG进行辊面磨削时,反而容易对辊面产生划伤;4)在热轧板带轧制过程中,由于操作工干预不及时,造成板带抛钢时甩尾,对辊面造成划伤。辊面硌痕往往由于在轧制过程中带钢温度不均、叠轧、轧入较厚的氧化铁皮或异物等造成辊面硌伤。
2.6 辊面挂蜡
辊面挂蜡即轧辊表面黏附着不等量的残余带钢。在热轧板带生产中,各种类型的轧机事故是不可避免的,产品结构的不同、生产条件的差异、操作水平的区别等,都有可能造成轧机事故。辊面挂蜡往往由于堆钢、缠辊、叠轧、板带轧破、甩尾等轧机事故引起,轻则影响热轧板带的表面质量,重则给轧辊辊面处理、修磨带来很大麻烦,甚至会造成轧辊的报废。
3 轧辊的管理和使用维护
在热轧板带生产中,由于产品精度要求不断提高,生产作业率较高,对轧辊的使用也提出了更高的要求。如果轧辊出现表面粗糙、辊面剥落、划伤等缺陷,不仅会影响板带材的表面质量,甚至会打乱生产节奏,降低生产率,增加生产成本。因此,改进轧制工艺和轧制技术,提高轧辊的使用性能,延长轧辊的使用周期,已成为各生产厂研究和攻关的目标。
3.1 延长轧辊使用周期
轧辊使用周期是衡量轧辊使用性能的一项重要指标,是轧钢生产中一项重要的管理内容。它不仅反映了轧钢生产的组织情况,同时也关系到轧钢生产的辊耗和生产成本。轧辊的使用周期受轧辊破坏方式的影响,由轧辊的换辊时机来决定。轧机换辊有两种情况:1)计划换辊,即根据轧辊的磨损及成品质量,结合轧辊的轧制吨位或轧制公里数,有计划地将轧辊从轧机上更换下来,进行修磨;2)非计划换辊,即轧辊因各种事故,如堆钢、断辊等。对于热轧板带而言,分析影响轧辊使用周期的工艺因素,就必须从分析造成轧辊破坏的原因人手,从而找到解决问题的办法。
3.1.1 制定合理的轧制计划
在热轧板带生产中,编制合理的轧制计划对提高轧辊使用性能、延长轧辊使用周期至关重要。如果轧制计划编制不合理,不但轧辊的使用性能得不到充分发挥,反而会对生产造成很大影响。因此,在编制轧制计划时,必须详细研究轧制的品种、厚度、宽度、碳当量、终轧温度以及不同产品的表面等级。
(1)合理进行轧机烫辊。烫辊时要注意控制好烫辊节奏,并调整好轧辊冷却水量,确保在轧辊表面生成一层薄厚适当且均匀的氧化膜。
(2)厚度跳跃。厚度跳跃一般遵循由厚一薄一厚的跳跃原则,首先轧制2～4块过渡钢材,调整好轧辊水平值,然后利用良好的辊面条件尽量多地轧制薄规格带钢,最后再返回较厚规格钢轧制,以延长轧辊的使用周期。
(3)对于不同宽度带钢轧制,原则上应由宽到窄(烫辊时除外),这样既可以保证带钢表面质量,又可以延长轧辊的使用周期。
3.1.2 合理的负荷分配
合理的负荷分配是实现带钢稳定轧制的关键。在进行轧机负荷分配时,既要遵循“秒流量相等”原则,又要保证负荷分配均匀,避免个别机架轧制力偏大或过负荷轧制,从而对轧辊造成损害。
3.1.3 确保轧辊冷却水的正常投入
在热轧板带生产中,轧辊冷却水对轧辊的使用影响很大。轧辊冷却水投入不良,必将加速轧辊的磨损及辊面氧化膜剥落,甚至发生断辊,缩短轧辊使用周期。因此,在生产中必须加强对轧辊冷却喷嘴的管理,保证轧辊冷却水水压正常、过滤网及冷却喷嘴无堵塞、喷嘴角度正常、水量足够,使轧辊温度控制在一定范围内,保证轧辊的正常使用。
3.1.4 轧制润滑技术的应用
轧制润滑技术现已在热轧板带生产中得到广泛应用。实践证明,轧制润滑可以有效减少轧辊的磨损、降低轧制力、缓解轧辊的热疲劳、改善轧制时的应力状态,从而提高轧辊的使用性能,延长轧辊的使用周期。
3.1.5 在线磨辊技术(ORG)及工作辊横移技术(CVC)
在线磨辊技术和工作辊横移技术其目的都是为了降低轧辊的磨损,延长带钢的轧制公里数,减少换辊次数。所不同的是,在线磨辊技术是对粗糙化的辊面进行磨削,磨削后辊面光洁度较好。特别是在轧制薄带钢出现甩尾时,如果甩尾较轻,可用ORG进行磨辊,磨辊后可继续轧制;CVC轧机是通过工作辊横移,分散轧辊局部的过量磨损,使轧辊边部的磨损均匀化,增大同宽轧制量,从而改善带钢表面质量,延长轧辊的使用周期。
3.1.6 提高工艺操作水平
在热轧板带生产中,制约稳定生产的因素很多。特别是轧制薄规格带钢时,坯料尺寸、设备状况、轧制温度、轧制速度、负荷分配等因素均可对稳定生产造成影响。生产中如果工艺操作不当或干预不及时,很可能造成堆钢、甩尾、轧破、缠辊等轧机事故,从而对轧辊造成破坏。因此,提高工艺操作水平,减少生产事故,也是延长轧辊使用周期的一项有效途径。为减小或者消除内应力,工作辊在使用一个周期后要进行一次消除应力退火,或将磨削后的轧辊浸入具有一定温度的油剂中保存。要保持合理的轧辊辊型配置,均匀辊间接触应力,保持适量均匀的磨损,利用磨损的推动作用以有效消除轧辊剥落。
3.2 更换轧辊
在轧钢生产中,当轧辊被磨损一定程度或更换产品品种时,应及时更换轧辊,尤其是工作辊。换辊工作包括拆卸旧轧辊,安装新轧辊和其他附件,换辊后轧机相应的工艺参数要作调整。换辊是轧钢生产过程的重要活动之一,与生产线的作业率及制品质量有关。换辊占用时间的长短,取决于换辊前的准备工作,换辊时的劳动组织和参加换辊的操作工人的技术熟练程度。在很多情况下换辊占用大量时间,在一定程度上影响着轧制产品产量的提高。只有提高换辊速度,才能进一步提高轧制生产率。为此,减少换辊时间,提高换辊质量,是提高作业率、降低轧制废品,达到增产增收的重要手段之一。
3.3 轧辊质量检测和跟踪
轧辊的质量直接关系到轧制生产线的作业效率和产品成形质量,因此必须经常对使用中的轧辊进行表面及内部缺陷的探伤检查,以便及时发现和清除隐患,确保板材的质量和设备运行安全。随着轧机向重型化、自动化、高效化的方向发展,轧辊质量的优劣和在线故障率成为直接影响整条轧线效率发挥的重要因素。因此,国内许多大型钢铁企业如宝钢、武钢等早已开展了对轧辊材质、性能、金相组织、制造工艺等的研究,并利用各种技术手段对轧辊的使用进行跟踪控制,建立了较为成熟完善的轧辊质量技术检测和跟踪控制体系及相应的轧辊质量技术档案,并以此为依据,根据各自的生产情况进行轧辊材质选择、检测、修复的工作。在几种轧辊探伤技术中,超声波探伤高效、便捷,但在轧辊表面及近表面2～3 mm区域容易形成检测盲区;针对表面缺陷的涡流探伤会受到较多不确定因素的影响而导致误报;磁粉探伤比涡流探伤更适合轧辊表面缺陷检测,但其自动化的实现又有相当的难度。目前,国外先进国家对轧辊的探伤已发展为超声波与涡流两种技术相结合的综合检测系统,并实现了探伤全过程的计算机自动控制,而国内绝大多数钢铁企业仍在采用非完全自动控制的超声波探伤,有的还是手工磁粉探伤。
3.4 轧辊修复
轧辊是轧钢生产中的重要部件之一,每个轧钢厂每年都要消耗大量轧辊,由于消耗量大,轧辊价格昂贵,越来越引起技术人员和备件管理部门的重视。修复轧辊,提高轧辊使用寿命,降低轧辊耗量,是一种有效的技术经济措施。堆焊复合冶金轧辊的制造方法是目前国内外复合轧辊生产中较为先进的工艺方法之上较其他方法制造的轧辊有较大优势,产品综合性能好,使用寿命高,而且可反复修复多次,制造成本低。另外,堆焊复合冶金轧辊(替代部分铸铁辊)可解决轧钢行业生产中的断辊问题,可提高轧机的生产作业率,降低总辊耗,从而能为轧钢企业创造巨大的经济效益。另一方面,由于轧辊辊心材料的多次反复使用,大大节约了金属合金材料,充分合理地利用了资源,符合国家要求的再制造工程理念,具有较好的社会效益。
4 结束语
森吉米尔轧辊切片分析 篇6
关键词：森吉米尔轧辊,硬度,金相分析
1试样概况
某厂提供的3块森吉米尔轧辊切片试样, 编号为1#试样、3#试样、5#试样。其材质为Cr12MoVCo, 1#试样直径为82 mm, 3#试样直径为73 mm, 5#试样直径为76 mm, 分别如图1～3所示。
2试验结果
2.1化学成分
采用直读光谱法分别对1#试样、3#试样、5#试样进行成分分析, 检测结果如表1所示, 符合Cr12MoVCo要求。
2.2硬度检测
将检测对象按半径5等分, 使用洛氏硬度计检测5点的硬度值, 检测结果见表2和图4。
由表2和图4可见, 1#试样硬度由表面向心部递减且差值达到7HRC, 而3#试样、5#试样由表及里硬度差值仅2HRC。由此初步分析1#试样采用的淬火工艺应为表面淬火, 而3#试样、5#试样采用淬火工艺应为整体淬火。
2.3低倍组织
3块试样分别经1+1工业盐酸热蚀后观察, 按GB/T 1979-2001中评级图二评定1#试样、3#试样、5#试样一般疏松级别分别为0.5级、1级、1级, 未见偏析、中心疏松等缺陷, 表明3块试样低倍组织良好。
2.4金相检测
3块试样分别经经磨制、抛光后观察, 使用光学金相显微镜按GB/T10561-89中的ASTM标准评级图评定夹杂物级别见表3。
经4%硝酸酒精浸蚀后观察, 1#试样金相组织见图5, 近表面组织为回火马氏体+弥散分布的块、粒状碳化物+少量残余奥氏体, 心部组织为回火马氏体、屈氏体+块、粒状碳化物。3#试样金相组织见图6, 近表面部位与心部组织基本一致, 显微组织为回火马氏体+块、粒状碳化物+少量残余奥氏体。5#试样近表面部位与心部组织基本一致, 原奥氏体晶界明显可见, 显微组织为回火马氏体+块、粒状碳化物+少量残余奥氏体。
再经深腐蚀后观察, 按GB/T14979-94中的第四评级图评定其共晶碳化物不均匀度分别为3.5级 (见图8) 、3.5级 (见图9) 、3级 (见图10) 。
3分析与讨论
3.1淬火工艺
比较图5, 结合表2及图2中表面硬度与心部硬度差, 可以判断1#试样采用的热处理工艺应为表面淬火+低温回火工艺。
由图6和图7清晰可见3#试样和5#试样马氏体针状组织和弥散分布的共晶碳化物颗粒。其表面组织形貌于心部组织形貌基本一致。结合表2及图2中表面硬度与心部硬度差, 可以判断3#试样和5#试样采用的热处理工艺应为整体淬火+两次高温回火工艺, 充分利用了Cr12MoVCo材质的二次硬化的性能[2]。
比较图6和图7, 可见5#试样的马氏体组织比较3#试样的更加细小, 可以判断5#试样的淬火温度应低于3#试样的淬火温度。
3.2材质
经检测, 3块试样进行化学成分、金相组织、低倍组织均符合标准。比较图5～7、结合表2及图2可以明显看出5#试样中的共晶碳化物分布相比与1#试样、3#试样要更加弥散, 且其共晶碳化物也更加细小圆润。1#试样、3#试样中共晶碳化物相比则块状碳化物更大且棱角显著, 分布也不如5#试样中的弥散。此外, 试样表面硬度:5#试样>3#试样>1#试样。表明5#试样辊坯质量优于1#试样和3#试样。
4结论
(1) 1#试样、3#试样、5#试样所采用的材质均为Cr12MoVCo, 由于其良好的淬硬性、高耐磨性以及在其在较高硬度下能够保持较好的韧性, 可广泛应用于森吉米尔工作辊中。
(2) 1#试样采用的热处理工艺为表面淬火+低温回火, 3#试样、5#试样采用的热处理工艺为整体淬火+二次高温回火。采用表面淬火+低温回火虽在生产成本上要低于采用整体淬火工艺, 但获得的硬度低, 耐磨性和抗辊印性能相对较差, 若需获得较高的表面硬度以及高耐磨性的工作辊, 可参照5#试样采用整体淬火+较低的淬火工艺。
参考文献
[1]陈建礼, 刘国庆.太钢森吉米尔轧机轧辊研制[J].太钢科技, 2005 (2) :32—36.
轧辊轴承失效分析及处理措施 篇7
1 轧机的轧辊轴承简介
轧机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备﹐包括有主要设备、辅助设备﹑起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。轧机的主要设备有工作机座和传动装置, 其中工作机坐由轧辊﹑轧辊轴承﹑机架﹑轨座﹑轧辊调整装置以及上轧辊平衡装置和换辊装置等组成.轧辊轴承支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。轧辊轴承工作负荷重而变化大﹐因此要求轴承摩擦系数小﹐具有足够的强度和刚度﹐而且要便于更换轧辊。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。滚动轴承的刚性大﹐摩擦系数较小﹐但承压能力较小﹐且外形尺寸较大﹐多用于板带轧机工作辊。滑动轴承有半干摩擦与液体摩擦两种。半干摩擦轧辊轴承主要是胶木﹑铜瓦﹑尼龙瓦轴承﹐比较便宜﹐多用于型材轧机和开坯机。液体摩擦轴承有动压﹑静压和静-动压三种。优点是摩擦系数比较小﹐承压能力较大﹐使用工作速度高﹐刚性好﹐缺点是油膜厚度随速度而变化。液体摩擦轴承多用于板带轧机支承辊和其它高速轧机。
2 轧机轧辊轴承失效原因分析及应对措施
轧辊轴承轧机是在取代了原先使用的轴瓦的基础上发展起来的, 其稳定性较轴瓦轧机有了很大的提高, 现今, 我国轧机一定广泛采用轴承来取代轴瓦, 但是在使用过程中发现轧辊轴承会经常产生失效, 从而对生产造成很大的影响。据统计, 我们发现造成轧辊轴失效的主要因素有装配方面的影响、润滑不当造成的影响、由于防护不当造成异物进入导致的失效以及过载等失效原因。下面将对造成轧辊轴承失效的原因进行分析并如何减少轧辊轴承失效的措施进行介绍。
2.1 轧辊轴承装配不当造成的失效
轧辊轴承一端采用的是四列向心短柱滚子轴承和单列向心球轴承等组成, 在进行轧钢生产过程中径向力主要为轧制过程中产生的主轧制力和径向力, 以及在轧制过程中产生的轴向力, 其中径向力将会为两个轴承共同承担, 而轴向力将主要由单列向心轴承承担。这种轴承分布方式经分析发现, 具有较高的承载能力, 而且轴承尺寸相对于其他的的轴承方式方式较小, 且轴定位较为精确。尤其是四列短圆柱轴承定心性能较高, 该轴承的制造精度高, 经查询轴承说明书发现该轴承的游隙<0.25mm, 可以满足多次拆卸的要求。经拆卸后发现该轧辊轴承的固定方式采用的是通过使用螺纹半环及锁紧螺母固定轴承内圈而使用轴承端盖压紧轴承外圈, 从而保证轧辊不发生轴向窜动, 据统计, 当轴承端盖未能压紧使轴承在轴承窝内发生窜动会对轧制过程中的产品质量造成极大的影响, 无法满足轧制过程中的要求, 与之相反的是, 当轴承端盖压紧过度时, 造成轴承的轴向间隙过小而轴承的预紧力过大, 从而造成向心球轴承外圈产生一定的轴向移动, 从而消除轴承一定的间隙。当预紧力超出了一定范围后, 除了轴承本身的间隙已经消除外, 还会使向心球轴承的滚珠从滚道中移位, 从而造成轴承的磨损加速, 在轴承承重高速转动时轴承的发热量过大, 会造成轴承的膨胀变形, 这样就会很容易造成轴承的烧毁, 而预紧力过大时还会造成轴承的卡死。因此在进行轴承的装配时需要对压紧量进行一定的控制, 留有一定的发热量, 据统计, 当使用百分表测量装配好的轧辊轴承游隙在0.15~0.25mm之间时轴承的使用时间最长。
2.2 轧辊轴承的润滑不当造成的影响
良好的润滑会大幅增加轧辊轴承的使用寿命, 润滑是通过使用润滑剂来达到润滑的目的。通过使用润滑剂来达到改善摩擦副的摩擦状态以降低摩擦阻力、减缓磨损。滚动轴承在运转过程中即有流动摩擦的转动又有滑动摩擦, 轴承的滚动体是采用很硬的轴承钢加工出来的, 当它在受力运动时, 在轴承内圈与轴承外圈之间只需要保持一定的油膜即可, 但是在实际工作中发现, 很多轴承烧毁情况多是由于轴承润滑情况恶化造成, 造成润滑情况恶化的因素如下:[1]采用了不当的润滑方式; (2) 润滑管路布设不当造成的油路不畅, (3) 选用了不当标号的润滑油; (4) 润滑油量未能达到润滑需求, 现今轧机轴承所采用的润滑油都具有很高的油吸能力, 从而在工作中形成一定强度的油膜, 但是在使用中发现, 相对于油润滑, 脂润滑能够具有更好的润滑效果, 同时在进行轴承装配时需要确保在轴承内圈涂满润滑脂, 从而确保轴承能够有良好的润滑效果, 对于油量的控制可以通过外加润滑油箱的方式来对轴承进行定期加油, 从而保证轴承具有良好的润滑效果。
2.3 轧辊轴承密封不当的影响
当轧辊轴承密封不当造成外界的杂物进入到轴承中, 这些杂质进入到轴承中会对油膜产生一定的影响造成润滑效果不当, 或者对轴承的滚道和滚动体造成损坏, 从而造成轧辊轴承磨损的加速, 容易使轴承发生疲劳剥落, 引起工作表面的温升, 从而使润滑效果遭到破坏, 造成轧辊轴承在干摩擦状态下运动, 因此, 做好轧辊轴承的密封工作, 避免外界杂质进入到轴承中破坏轴承的润滑效果是避免轴失效的有效措施之一。
2.4 轧辊轴承的过载影响
轧辊轴承都有一定的承载极限, 如果使轧辊轴承在外力下长期处于过载情况下工作, 会使轧辊轴承容易产生磨损和疲劳损坏, 常见的轧辊轴承过载形式如下: (1) 负载是单向稳定的, 例如:轧机传动系统的零部件安装不当, 致使轧辊辊径变化使传动系统的传动偏转角度过大等问题, 从而产生单向稳定的过载; (2) 产生的循环过载; (3) 瞬时过载等形式。这些过载都会加剧轴承的疲劳损坏, 从而使轴承的使用寿命大打折扣。
结语
在钢材需求原来越大今天, 做好轧机的装配从而确保轧机能够正常运行, 减少故障发生的几率, 对于提高利润是十分必要的, 本文主要对造成轧辊轴承失效的影响因素进行了介绍并对如何做好应对措施进行了阐述。
摘要：随着我国经济的发展, 钢材的需求量增大, 轧机作为钢材成型的重要设备在钢材的生产中占据重要地位, 但是在使用中发现, 轧机中的轧辊轴承由于装配以及保养润滑等问题造成轴承失效, 从而影响轧机的正常工作, 本文将对造成轧机中的轧辊轴承的失效原因进行分析介绍并提出了一些应对措施。
关键词：轧辊轴承,失效,应对措施
参考文献